Estrazione ad ultrasuoni utilizzando la canapa come materia prima
- Per la pianta di cannabis sativa si possono distinguere due specie: la marijuana e la canapa.
- Gli ultrasuoni sono ben noti come metodo superiore per isolare i cannabinoidi sia dalla marijuana che dalla canapa.
Canapa vs Marijuana
La cannabis è una famiglia di piante che possono essere classificate in C. Indica e C. Sativa. La canapa e la marijuana sono specie di Cannabis Sativa.
Confrontando la canapa con la marijuana, c'è una distinzione enorme; mentre la canapa contiene una concentrazione molto bassa di THC (0.3% o meno), la marijuana è abbondante di THC con concentrazioni comprese tra il 15% e il 40%.
Pertanto, fino a poco tempo fa la canapa è stata coltivata principalmente per scopi industriali. Oggi la canapa è apprezzata anche per la sua resa in CBD. Il CBD è un cannabinoide non psicoattivo che ha proprietà antinfiammatorie e ansiolitiche. La marijuana viene coltivata principalmente per il suo contenuto di THC, che viene utilizzato per scopi ricreativi e medicinali.
L'olio di canapa e il CBD, il principale cannabinoide presente nella canapa, sono sostanze promettenti che vengono somministrate per aiutare in condizioni mediche come ansia, infiammazioni croniche, malattie autoimmuni, dolore, mal di testa ed emicrania, disturbi gastrointestinali, oltre ad altre.
Estrazione ultrasonica dei cannabinoidi
La tecnologia di estrazione ad ultrasuoni è altamente efficiente per rilasciare i composti attivi (cioè i cannabinoidi (cbdTHC, CBG), Oli Essenziali, terpeni ecc.) dal materiale vegetale come gemme, foglie e steli.
L'estrazione a ultrasuoni supera le tecniche di estrazione convenzionali grazie a diversi vantaggi:
L'estrazione assistita da ultrasuoni (UAE) è nota come tecnica di intensificazione dei processi, che migliora il trasferimento di massa e i rilasci. Rendimenti più elevati di composti bioattivi come cannabinoidi, terpeni, ecc.
L'ultrasonicazione produce estratti di alta qualità poiché l'estrazione ad ultrasuoni non richiede l'uso di solventi duri e tossici per rilasciare cannabinoidi. L'estrazione ad ultrasuoni può essere eseguita con acqua, miscela acqua e alcool, alcool o olio (oliva, cocco), in quanto Solventiper esempio. Questo rende l'estrazione assistita da ultrasuoni (UAE) in modo significativo. più rispettoso dell'ambiente.
Le lievi condizioni di estrazione degli Emirati Arabi Uniti danno come risultato un estratto che offre le stesse, ma più intense proprietà della materia prima (ad esempio, canapa, marijuana) - offrendo effetti superiori per la salute, il gusto e l'olfatto.
Gli estrattori ad ultrasuoni di Hielscher possono essere controllati con precisione. Grazie al pieno controllo dei parametri di processo, come l'intensità e la temperatura, è possibile ottenere una qualità di estrazione eccezionalmente elevata. Dal momento che la sonicazione è un non termico metodo di lavorazione, si evita la degradazione termica dei componenti sensibili al calore. Le temperature di estrazione tra 0-60°C sono ottimali per gli estratti superiori.
Un altro vantaggio degli Emirati Arabi Uniti è il processo rapido: L'intero processo di estrazione richiede solo pochi minuti per rilasciare i cannabinoidi dalle cellule vegetali, mentre altre tecniche di estrazione richiedono ore o addirittura giorni di lavorazione.
Sia i costi di investimento che i costi operativi sono minimi rispetto agli estrattori alternativi, come ad esempio le emissioni supercritiche di CO2 estrattori. I sistemi di estrazione a ultrasuoni hanno un RoI molto veloce.
UP400St per l'estrazione di cannabinoidi dalla canapa
Estrattori ad ultrasuoni ad alte prestazioni
Ultrasuoni Hielscher’ promozioni modesto, taglia media e Industriale processori ad ultrasuoni, che possono essere utilizzati 24/7. A seconda della materia prima e del volume del processo, siamo in grado di offrirvi un sistema di estrazione ad ultrasuoni che si adatta alle vostre esigenze. È possibile scegliere tra l'estrazione a lotti e l'estrazione continua. In un secondo momento è possibile aumentare la scalabilità fino a maggiori capacità di processo, poiché i processi ad ultrasuoni possono essere scalati linearmente.
I sistemi pilota e industriali di Hielscher sono in grado di fornire ampiezze molto elevate. – consentendo di eseguire ampiezze di funzionamento fino a 200 µm in modo affidabile e continuo in funzionamento 24 ore su 24, 7 giorni su 7 giorni su 7. Per ampiezze ancora maggiori, sono disponibili sonotrodi ad ultrasuoni personalizzati. La robustezza delle apparecchiature ad ultrasuoni Hielscher consente di operare in ambienti gravosi e in ambienti difficili.
Come produttore di lunga data di estrattori ad ultrasuoni ad alta potenza, Hielscher è il vostro partner affidabile per l'estrazione sofisticata. Noi consultarsi e assiste i nostri clienti con le nostre conoscenze e li guida dal test di fattibilità all'installazione industriale.
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Installazione di Hielscher's UIP4000hdTestrattore ad ultrasuoni da 4kW, per l'estrazione industriale.
Letteratura/riferimenti
- Uzma Altaf, A Rouf, Varsha Kanojia, Qudsiya Ayaz, Imtiyaz Zargar (2018): Trattamento ad ultrasuoni: Una nuova tecnica di lavorazione per la conservazione degli alimenti. The Pharma Innovation Journal 2018; 7(2): 234-241.
- Renata Vardanega, Diego T. Santos, M. Angela A. Meireles (2014): Intensificazione dell'estrazione di composti bioattivi da piante medicinali con l'irraggiamento ultrasonico. Farmacogn Rev. 2014 luglio-dicembre 2014; 8(16): 88-95.
Particolarità / Cose da sapere
L'estrazione ad ultrasuoni è diventata la tecnica più efficace e di facile utilizzo per quanto riguarda l'estrazione di composti bioattivi da piante. L'esempio più importante di estrazione di successo potrebbe essere l'isolamento del CBD e di altri cannabinoidi dalla cannabis.
Metodi di estrazione a ultrasuoni o convenzionali
L'immersione in etanolo è un metodo semplice, ma richiede molto tempo, la capacità del processo è limitata e i costi dei solventi e dell'energia sono elevati. I solventi residui nel prodotto finale interferiscono con l'obiettivo di produrre un estratto di alta qualità.
L'estrazione con un sistema chiuso di idrocarburi richiede l'uso di combustibili fossili, in modo che sostanze cancerogene come il benzene possano essere trovate nel prodotto finale.
Le emissioni supercritiche di CO2 sistemi di estrazione sono elevati sia per quanto riguarda i costi di investimento che il consumo energetico. Le emissioni supercritiche di CO2 Gli estrattori necessitano di personale ben addestrato per il funzionamento, poiché l'elevata pressione di CO2 sono pericolosi per il funzionamento. Quando la CO2 perdite può causare la morte per asfissia dei lavoratori presenti.
L'estrazione critica dell'acqua è un'alternativa ecologica, che è lenta e rilascia solo una piccola frazione dei composti bioattivi.
estrazione ad ultrasuoni
L'estrazione ad ultrasuoni è una tecnica di estrazione intensiva che può essere utilizzata in combinazione con acqua (senza solventi) così come con Solventi come etanolo, etanolo-acqua, glicerina, metanolo, oli vegetali o altri solventi a scelta. L'estrazione ad ultrasuoni favorisce il trasferimento di massa in modo che rese di estrazione del 95-99%. può essere ottenuto. L'sonicazione può essere facilmente incrementata e produce estratti di alta qualità.
Un piccolo estrattore ad ultrasuoni di piccole dimensioni come il UIP400St (400W) è in grado di lavorare un lotto fino a 10L entro 5-15 minuti (a seconda dei parametri di processo come la materia prima (fresca o essiccata; gemme, foglie, steli), solvente, temperatura). Il potente estrattore ad ultrasuoni da 2kW UIP2000hdT può essere utilizzato come sistema in linea. In modalità di flusso, il parametro UIP2000hdT lavora facilmente da 200 a 800L/ora (anche in base ai parametri di processo).
Il costo di investimento per un processore ad ultrasuoni è basso rispetto a quello di un processore ad ultrasuoni in termini di emissioni di CO2 estrattore. Anche i costi energetici per il funzionamento sono trascurabili. Gli estrattori ad ultrasuoni sono molto sicuri da usare, facili da pulire e richiedono una manutenzione molto bassa.
cannabis
I composti bioattivi della pianta di cannabis (canapa e marijuana) hanno guadagnato molta attenzione nel passato più vicino. Specialmente per il cannabinoide Cannabidiolo (CBD) sono stati dimostrati molti benefici per la salute, che vanno dalle proprietà antitumorali e antinfiammatorie agli effetti antidolorifici e antidepressivi. Oltre al cannabidiolo, la pianta di cannabis contiene molti altri cannabinoidi come il THC (tetraidrocannabinolo), cannabinolo (CBN), cannabigerolo (CBG), cannabichromene (CBC) e cannabinodiolo (CBND). I cannabinoidi hanno dimostrato un immenso potenziale terapeutico e sono al centro di molti studi di ricerca.
L'interazione dei vari cannabinoidi e di altri composti bioattivi come terpeni, polifenoli, flavonoidi e alcaloidi sembra portare a benefici per la salute ancora migliori. L'interazione di diversi terpeni, diversi cannabinoidi e altri composti vegetali si chiama “effetto entourage”. Grazie a questi effetti collaterali, gli estratti a pieno spettro, che possono essere ottenuti con successo attraverso l'estrazione assistita da ultrasuoni (UAE), sono noti per gli eccezionali effetti terapeutici.
Terpeni di Cannabis
I terpenoidi sono componenti dell'olio essenziale, che si trovano nelle piante. La pianta di cannabis è molto ricca di terpeni. Nella cannabis, i terpeni sono prodotti nei tricomi della pianta. I tricomi sono i cristalli lucidi e appiccicosi che aderiscono alle foglie e alle gemme. Questi tricomi sono il meccanismo di difesa naturale della pianta di cannabis, che protegge la pianta da insetti e animali. Grazie all'odore fragrante, i terpeni agiscono come un repellente. Per noi umani, la caratteristica più evidente dei terpeni della cannabis è il loro odore. Questi terpeni contribuiscono ai molteplici benefici per la salute della pianta di cannabis (canapa e marijuana).
Oltre al loro aroma e profumo, le molecole di terpeni sono potenti sostanze botaniche che offrono diversi benefici medici.
Sia la marijuana che la canapa del genere Cannabis Sativa contengono una quantità eccezionale di terpenoidi e contengono più di 100 tipi diversi di queste sostanze.
Ogni terpene ha proprietà uniche che vanno dal sedativo all'edificante. Ad esempio, il nerolidolo ha effetti sedativi e ansiolitici, il linalolo aiuta a gestire i sintomi dell'ansia e dell'artrite, mentre il mircene è noto per alleviare il dolore cronico. I terpeni β-Mircene, Ɣ-pinene e umulene riducono l'infiammazione e hanno effetti analgesici.
Diversi terpeni sono unici per la cannabis, ma molti dei terpeni che si trovano nella cannabis sono presenti anche in molte altre piante. Il cariofillene si trova ad esempio nelle verdure a foglia verde, Il luppolo così come in rosmarino e origano. Il limonene è il principale terpene presente negli agrumi come limoni e arance.
L'effetto Entourage
Ogni terpene è noto per gli effetti terapeutici specifici. Tuttavia, i terpeni e altri composti botanici come i polifenoli e i flavonoidi sono noti per gli eccezionali effetti sinergici, che si traducono in una migliore simbiosi tra i cannabinoidi. Questa interazione di vari composti bioattivi è nota come “effetto entourage“.
L'effetto entourage rende i terpeni più biodisponibili e aiuta il corpo ad assorbire i cannabinoidi in modo più efficiente.
Tipi di composti bioattivi
Il numero, la concentrazione e la varietà dei composti bioattivi sono responsabili delle proprietà medicinali di un estratto botanico. Questi composti bioattivi sono sintetizzati come metaboliti secondari, che non contribuiscono alla crescita o alla fotosintesi delle piante. Tuttavia, sono cruciali per le piante’ sopravvivenza e interazione con l'ambiente circostante. I composti bioattivi botanici possono essere ampiamente classificati nelle tre classi di terpeni e terpenoidi, alcaloidi e composti fenolici. I composti fenolici sono il gruppo di metaboliti secondari più diffuso nel regno vegetale e sono ben noti e apprezzati per i loro effetti antiossidanti. Un'altra importante classe di composti fenolici a basso peso molecolare sono i flavonoidi, che presentano anche fortissimi effetti antiossidanti.
La gamma di composti fenolici comprende acidi fenolici come gli acidi benzoici e idrossicinnamici, flavonoidi come flavoni e flavonoli, lignani e stilbeni. Un estratto a pieno spettro (ad esempio, ottenuto da estrazione ad ultrasuoni dalla cannabis) comprende tutti questi diversi composti botanici, che presentano i più svariati effetti sulla salute.
Il principio di funzionamento dell'estrazione ad ultrasuoni
L'estrazione ad ultrasuoni si basa su onde acustiche (ultrasuoni) accoppiate ad un mezzo liquido. Le onde ultrasoniche intense generano cicli ad alta pressione/bassa pressione. A causa dei differenziali di pressione durante la propagazione delle onde ultrasoniche attraverso il liquido, si verificano bolle di cavitazione. L'implosione di queste bolle di cavitazione si traduce in condizioni di densità energetica.
L'estrazione ad ultrasuoni dei composti attivi e degli oli essenziali si basa sul principio di funzionamento di cavitazione acustica. La figura sopra mostra l'effetto del collasso di una bolla di cavitazione e il conseguente rilascio di olio essenziale dal materiale vegetale.
fonte: Altaf et al. 2018
Le condizioni in prossimità di bolle di cavitazione implodenti possono essere estreme. – producendo temperature fino a 4500°C e pressioni fino a 100 MPa. L'imlosione e i conseguenti differenziali ressure si traducono in forze di taglio molto elevate e turbolenze nel punto caldo cavitazionale. La combinazione di questi fattori di differenza di pressione, di calore e di taglio favorisce il trasferimento di massa e quindi i processi di estrazione. Grazie alle intense forze di cavitazione ultrasonica, le cellule (ad es. di piante, batteri o tessuti) vengono interrotte e il materiale intracellulare (come oli, lipidi, proteine e composti attivi) viene rilasciato nel solvente circostante.
L'estrazione ad ultrasuoni è quindi il metodo preferito per intensificare i processi di estrazione.
L'estrazione ad ultrasuoni si basa sulla cavitazione acustica e le sue forze di taglio idrodinamiche.
Estrattori ad ultrasuoni ad alta potenza da laboratorio a scala pilota e industriale.